TWI582005B - 用於自行車之刹車系統的可變比率總成 - Google Patents

Description

用於自行車之剎車系統的可變比率總成

本發明係有關於一種用於自行車之剎車系統的可變比率總成。

用於一自行車之一液壓剎車系統通常包括一液壓剎車致動裝置，附接在該自行車之一車輪上的一轉子及與該剎車致動裝置可操作地連接之一剎車卡鉗。該卡鉗依據該剎車致動裝置所產生之液壓變化來推動剎車墊片與該轉子接觸及完成剎車。

當該剎車致動裝置開始被致動時，沒有產生剎車力，因為必須關閉在該等剎車墊片與該轉子之間的一間隙。具有該活塞移動相對於該拉桿片移動之一線性比率的典型液壓剎車系統需要一不必要之拉桿移動量，即，一明顯之“死帶(dead band)”量。大部份液壓剎車系統沒有解決死帶及由於墊片磨損造成之死帶變化的問題，且除了設置程序以外，已有少數人嘗試開發可調整之機構以提供一最小間隙且不影響該活塞相對於剎車拉桿之移動比率。此外，特別在具有該剎車系統活塞移動相對於該拉桿移動之一可變比率的系統中，需要調整該死帶且不影響關於該剎 車系統之可變比率的系統效能。

因此，需要減少死帶且沒有一複雜機構之零件數、重量及費用，並且不降低剎車效能。本發明滿足該需要且另外具有較輕量及較低製造成本之優點。

本發明提供，例如，在用於自行車之液壓剎車系統中的用於一剎車系統之連桿組。本發明有關於用於自行車之剎車致動系統的一總成且包括宜提供以下目的中之一或多數目的之一可變比率連桿組剎車配置及拉桿：1)增加墊片/剎車表面間隙，2)增加行程終點剎車力，及3)改善調變及控制，及4)調整該間隙且不影響該連桿組之動作的選擇可變比率。

依據本發明一方面之連桿組的移動產生一變化，即，每活塞致動比率之可變拉桿片行程。這比率可調整以對於相同拉桿片行程產生較大初始流體移動及接著增加墊片/轉子間距。該比率亦可調整而在該拉桿片行程之終點具有增加之剎車力。調變及剎車控制可在該拉桿片行程之開始、中間及結束範圍中調整至一所欲剎車力且具有增加剎車效能之優點。調整該連桿組亦宜提供偏心活塞負載之一減少。

在其他特徵中，本發明可為提供用於增加行程終點動力之一可變拉桿拉動/主活塞致動比率，用於減少初始剎車力之可變拉桿拉動/主活塞致動比率，用於較大流體容量以增加相同拉桿行程之墊片/轉子間距的可變拉桿拉 動/主活塞致動比率，在該拉桿片之開始、中間及結束範圍中調整至一所欲剎車力而具有增加剎車效能之優點的可變拉桿拉動/主活塞致動比率。本發明提供比習知技術少之複雜性及零件數以相對習知技術減少剎車系統重量及減少複雜性及零件數而減少製造成本。此外，本發明提供一機構，用以藉改變活塞之停止位置來調整該拉桿之死帶且不影響該所欲可變拉桿活塞致動比率。

本發明提供一種用於把手轉向車輛之液壓剎車系統的剎車總成，該剎車總成包括一殼體，且該殼體可安裝在該車輛之一把手上且其中形成有一流體腔室。在該流體腔室內收納且軸向地引導一活塞總成。一拉桿樞接在該殼體上。一凸輪連桿設置在該拉桿上。一隨動連桿樞接在該殼體上，其中該拉桿之移動使該凸輪連桿及該隨動連桿移動，其中該等凸輪及隨動連桿交互作用以產生該活塞總成之移動相對於該拉桿之移動的一可變比率且一推桿設置在該隨動連桿與該活塞總成之間。

本發明之其他方面提供一剎車總成，其中該拉桿及凸輪連桿可都在一共用樞軸上樞轉。該隨動連桿可具有可樞轉地設置成環繞一殼體樞軸之一第一端且該推桿與該隨動連桿在一第二端上螺接。該凸輪連桿可包括一凸輪表面。該隨動連桿可包括一滾子，且該滾子定位成接觸該凸輪表面。該隨動連桿可具有可樞轉地設置成環繞一殼體樞軸之一第一端且該推桿與該隨動連桿在一第二端上螺接。該滾子可定位在該隨動連桿之該等第一與第二端之間。該 活塞總成可包括一活塞，且該活塞設置在該殼體之一內孔中。該流體腔室可藉該內孔之壁及該活塞界定。該活塞總成可包括一蓋構件，且該蓋構件定位在該推桿與該活塞之間。該蓋構件可包括一內部，且該推桿嵌入該內部，而該推桿可旋轉地固定在該蓋構件上。該蓋構件可在其一端部抵靠該活塞，且該蓋構件端部包括一凸緣。該總成可更包括設置在該殼體中之一活塞調整機構，該活塞調整機構包括一可手動移動構件，而該可手動移動構件定位成環繞且嵌入該活塞總成，其中該可移動構件軸向地移動以調整該活塞總成在該內孔中之一停止位置且不影響該活塞移動之可變比率。該可手動移動構件可手動地旋轉且當旋轉時軸向地移動。該活塞總成可包括一蓋構件，該蓋構件在其一端部抵靠一活塞，且該蓋構件端部包括一凸緣。該位置調整機構之該可移動構件可接觸該蓋構件之該凸緣且其中該可移動構件在該殼體中之位置的調整造成該活塞總成之停止位置的調整。該可移動構件可與該殼體螺接。該推桿可與該隨動連桿螺接。該推桿可嵌入該活塞總成，其中該可相對該殼體移動構件之一螺距配合在該隨動連桿中之該推桿之一螺距使得當藉該位置調整機構之旋轉及軸向移動調整該活塞總成位置時，該推桿朝向相同方向移動一相等量以與該活塞總成保持接觸。該活塞調整機構可包括一卡掣機構，該卡掣機構設置在該殼體中且作用在該活塞調整機構之該可移動構件上。該卡掣機構可為一球掣子。該活塞調整機構可包括嵌入該可旋轉構件之一可手動 操作轉盤且該球掣子作用在該活塞調整機構之該轉盤之一非圓形外部上。該凸輪連桿可與該拉桿形成為一單一構件或可與該拉桿樞接。

本發明之這些及其他特徵及優點可與附圖一起由本發明之一或多數實施例之以下說明完全地了解。

18‧‧‧剎車總成

20‧‧‧殼體

21‧‧‧連桿組

22‧‧‧拉桿

24‧‧‧內孔

25‧‧‧夾裝置

26‧‧‧流體腔室

27‧‧‧遠端

28‧‧‧活塞總成

30‧‧‧活塞

31,31A,31B‧‧‧密封件

32‧‧‧活塞總成軸

33‧‧‧內孔壁

34‧‧‧第一銷或樞軸

36‧‧‧第二銷或樞軸

38‧‧‧拉桿調整機構

40‧‧‧活塞調整機構

42‧‧‧凸輪或凸輪形連桿

44‧‧‧凸輪形表面；凸輪表面；凸輪連桿構件

46‧‧‧部份

47‧‧‧螺桿

48‧‧‧抓握部

50‧‧‧擴大端或擋件

52‧‧‧端

54‧‧‧隨動件；隨動連桿構件

56‧‧‧第三銷或樞軸

58‧‧‧滾子

60‧‧‧第四銷

62‧‧‧螺孔

64‧‧‧偏壓元件；壓縮彈簧

68‧‧‧鎖定螺帽

70‧‧‧膜片或密封件

74‧‧‧蓋構件

76‧‧‧凸緣

78‧‧‧內部

80‧‧‧推桿

82‧‧‧頭部

84‧‧‧可手動移動構件；可移動構件；轉盤

86‧‧‧套筒構件

88‧‧‧球卡掣機構

90‧‧‧外特徵

92‧‧‧球

94,120‧‧‧彈簧

96‧‧‧螺絲

100‧‧‧背包式容器

102‧‧‧容器腔室

104‧‧‧計時孔

106‧‧‧補償孔

110‧‧‧液壓線

在圖中：圖1係依據本發明之一組合剎車總成；圖2係依據本發明之一剎車總成的分解圖；圖3係在一停止或靜止位置之一剎車總成的截面圖；圖4係一剎車總成在一拉動或致動位置時之截面圖；圖5係一剎車總成之截面圖，且一伸距調整機構係調整成在一向內方位上；圖6係一剎車總成之截面圖，且該伸距調整機構係調整成在一向外方位上；圖7係一剎車總成之截面圖，且一活塞調整總成係調整成提供一較大死帶量；圖8係一剎車總成之截面圖，且一活塞調整總成係調整成提供一較小死帶量；及圖9係一剎車總成之截面圖，且一可變比率連桿組包括一凸輪連桿及一隨動連桿。

在此將參照圖式說明本發明之較佳實施例。可了解的是在此提出之該等圖式及說明只是為了說明而提供且不是為了限制由附加之申請專利範圍及其任一及所有等效物所界定的本發明。

以下，說明一剎車總成之構造，且該剎車總成依據一實施例可構造或配置成操作另一習知液壓剎車系統(未圖示)。在所示實施例中，以其最一般形態而言，本發明提供構造成產生在以下詳細說明之一所欲可變拉桿比率，即，非線性拉桿比率的一剎車總成及系統。此外，本發明企圖提供調整該總成中之死帶且不影響該剎車總成之所欲非線性本質的一機構。本發明之剎車總成可使用在用於，例如，自行車、機車、三及四輪車之任一種手操作剎車上。就自行車而言，越野型剎車拉桿、不同型式之登山自行車剎車拉桿、或BMX剎車拉桿可有多種變化。其他應用可包含液壓離合器系統。

請參閱圖1至8，該剎車總成18包括一殼體20。該剎車總成18包括樞接在該殼體20上之一拉桿22。該拉桿22可包括一拉桿調整機構38。該殼體20包括一內孔24。一活塞總成28可往復運動地設置在該內孔24內。該內孔24包括一流體腔室26。一連桿組21在該拉桿22與該活塞總成28之間操作以產生該活塞總成之移動的一可變比率。一選擇之活塞調整機構40在該連桿組21與該活塞總成28之間操作以調整該系統中之死帶量且不影響該連桿組21之操作。一夾裝置25或任何適當固結裝置可為該殼體20之一部份或附接 在該殼體20上，用以將該殼體附接在，例如，一自行車之一把手(未圖示)上。圖9顯示圖1至8之剎車總成且係省略該活塞調整機構之一實施例。

該拉桿22可呈一片之形式，且該片藉一第一銷或樞軸34樞接在該剎車總成18之殼體20上。該連桿組21之一實施例之一部份的一凸輪或凸輪形連桿42形成為該拉桿22之一部份或可樞轉地設置在該第一銷34上。該凸輪42沿一部份46具有一凸輪形表面44。

一拉桿調整機構38可在一第二銷或樞軸36上可調整地附接在該拉桿22上，且該第二銷附接在該拉桿上。該第二銷36可大致在該第一銷34之外側。

該拉桿調整機構38可包括與該第二銷36螺接之一螺桿47。該拉桿調整機構38之一端包括可讓一使用者通達及操作之一抓握部48且該拉桿調整機構38之另一端包括一擴大端或擋件50。該擋件50在端52抵靠與該凸輪表面44大致相對之凸輪42。扭轉該抓握部48使該螺桿47更深入地插入或由其與該第二銷36接合之狀態分離，且因此改變在該第二銷36與該凸輪之調整端52間的距離。依此方式，可改變該凸輪42在該拉桿22上之方位，且該拉桿之位置當安裝在一把手(未圖示)上時相對該把手或該殼體20改變。

該連桿組21亦包括一隨動件54。該隨動件54係可樞轉地設置在該殼體20上。該隨動件54可設置在附接在該殼體20上之一第三銷或樞軸56。該隨動件54包括一第四銷60，且該第四銷60與該第三銷56相對。該第四銷60可包 括一螺孔62。該隨動件54可包括設置在該第三銷56與該第四銷60間之一滾子58。該滾子58接合該凸輪連桿之凸輪表面44。當該拉桿22移動時，該隨動件54與該凸輪42之交互作用使該活塞總成28依據該凸輪表面44之輪廓移動。該滾子58在該凸輪表面44上之位置決定依據該拉桿22之移動而致動該活塞總成28的凸輪表面輪廓。該隨動件54可利用一鎖定螺帽68固定在該第三銷56上。

該殼體20可為任一適當形狀，該形狀可界定包括一內孔24之一中空內部，且配合該連桿組21之安裝及操作。該殼體20可由任一適當材料構成，例如，金屬、塑膠、複合材料或其組合。該內孔24包括一流體腔室26。該流體腔室26如習知地包括一剎車流體。

所示剎車總成18被稱為一“開放”型流體系統。該總成18包括一“背包式”容器100。該背包式容器100包括一容器腔室102，且該容器腔室102界定在殼體20之一部份中而與該流體腔室26連通。在該容器腔室102之間延伸穿過該內孔壁33的是一計時孔104及一補償孔106。由例如矽橡膠之一彈性材料構成之一膜片或密封件70係作成覆蓋該容器腔室102。

所屬技術領域中具有通常知識者非常了解該剎車總成18之基本操作。由一停止位置樞轉該拉桿22使活塞總成28驅動該活塞進入該內孔24中。當該活塞向內時，該杯形或傘形密封件31覆蓋該計時孔104而在該流體腔室26之末端加壓在該液壓線110內之流體且接著致動在一液壓 耦合剎車卡鉗(未圖示)內之工作缸。當釋放該拉桿22，該壓縮彈簧64朝向該流體腔室26之第一端偏壓該活塞30以再回到該停止或靜止位置。在該杯形密封件31與該計時孔104間之距離被稱為“死帶”。在該杯形密封件31在該計時孔104與該流體腔室26之第一端之拉桿致動的一部份時，在該密封件31與該計時孔104間之該容器102中的流體返回該容器102，可能使該膜片70膨脹。在拉桿致動之這部份時，該流體腔室26之第二端無法被加壓。因此極需要可依據使用者偏好來調整該死帶之長度。

一活塞總成28設置在該內孔24及流體腔室26中。該活塞總成28可包括定位在其一端，例如，在該總成之一遠端27的一活塞30，該活塞可具有一或多數密封件31。該密封件31在該流體腔室26內之預定位置密封地接合該內孔24之壁33且在其中往復運動。該密封件31可為例如，一或多數O環，或例如，傘形密封件。當使用二密封件31時，該等二密封件(31A、31B)之最後方密封件31A可被視為利用該活塞30及該流體腔室26之內孔24的壁33，即，包括流體之該內孔的體積來界定。

該活塞總成28係形成且定位在該內孔24內以沿一活塞總成軸32往復運動。該活塞總成28宜藉一活塞總成偏壓元件64偏壓在一停止或靜止位置，且該活塞總成偏壓元件64可為一彈簧，例如如圖所示之一螺旋彈簧。該偏壓元件64之動作亦可使該拉桿22返回一停止或靜止位置。

該活塞總成28可包括一分開之蓋構件74。該蓋 構件74可為一桶形構件，而該桶形構件嵌入在該內孔24內且抵靠該活塞30之近端。該蓋構件74在或靠近抵靠該活塞之端包括一凸緣76等。該蓋構件74亦可包括一非圓形內部78，且該內部78可呈一鑰匙孔等之形式。

一推桿80在一端與該隨動件54連接且在另一端接觸該活塞總成28。該推桿80包括一頭部82。該頭部82包括一球表面，且該球表面以一嵌入關係收納在該活塞總成28之蓋構件74之一對應內部78中。該推桿80可在與該頭部82相對之一端與該第四銷60之一螺孔62螺接。

該活塞總成28可為如圖所示之一單一構件或形成為多數構件。在本發明所預期之一例中，該活塞30可為該總成28之一分開部份。或者，該活塞30可與該蓋構件74形成一單件構造。

該連桿組21係藉該拉桿22之移動來操作，且接著使該活塞總成28移動且在該流體腔室26內產生流體壓力。在所示例子中，該連桿組21包括附接在該拉桿22上之一凸輪連桿構件42及與附接在該殼體20上之一隨動件連桿構件54。

在一液壓系統中，該流體腔室26將連接一遠端工作缸(未圖示)，且該遠端工作缸透過一液壓線操作該液壓剎車系統以便以一習知方式在例如一圓盤軔等之剎車組件上施加流體壓力。

該剎車總成可包括設置在該殼體20中之一活塞調整機構40。該活塞調整機構40包括一套筒構件86，且該 套筒構件86設置成環繞且嵌入該蓋構件74。該套筒構件86亦螺接在該殼體20之內孔24中。該套筒構件84可藉一可手動移動構件84調整，且該可手動移動構件84嵌入該套筒構件。該可移動構件84，當旋轉時，使該套筒構件86軸向移動且透過該套筒構件與該蓋構件之凸緣76的交互作用，該套筒構件之移動使該蓋構件74軸向移動。在該套筒構件86軸向移動之同時，該推桿80藉在該第四銷60中之該推桿的螺接而軸向地且以與該蓋構件74相同之方向移動相同量。依此方式，不會因利用該活塞調整機構40調整該死帶而產生鬆弛或游隙。又，該連桿組21之元件的位置不受影響。

一偏壓彈簧120(圖2)定位在該拉桿片22與該拉桿本體殼體20之間。這彈簧120在該拉桿22與該殼體20之間施加一扭力負載。目的是維持該等剎車及調整機構之組件互相接觸。沒有彈簧120時，該等組件將在該拉桿與20內鬆散。

可使用設置在該殼體20中之一球卡掣機構88來保持該轉盤84在定位。該球卡掣機構88包括一球92，且該球92被一彈簧94推抵在該轉盤84上。該球卡掣機構88藉一螺絲96等固持在該殼體20中。該轉盤84可具有形成在其外側之多數外特徵90，且該等外特徵與該球92交互作用以防止其意外之旋轉。

由於連桿構件之配置及該凸輪表面44之形狀，該連桿組21之元件產生相對於該活塞致動比率之一可變 或變化拉桿片行程。有利地，藉改變該等連桿之位置交互作用，這比率可調整成開始時比一習知線性剎車系統高且接著，接近該拉桿片行程終點則調整成在或低於一習知剎車系統之比率。本發明之可變比率連桿組因此產生符合多數剎車特性之較高剎車效能。依據本發明之實施例之改變或可變比率系統的一優點是一較小初始剎車/表面力，而該較小初始剎車/表面力隨著該拉桿進一步致動而增加。一剎車系統因此可調整成在該等墊片與該剎車表面首次接觸時具有較小初始“咬合”，具有通過中間行程之適中剎車力，且接著在施加較高使用者手力時具有最大剎車力。這讓使用者可具有較大控制及可預測性。此外，使用者可調整該系統之死帶且不影響由依據本發明之連桿組提供之剎車比率的操作、效能及手感。

雖然本發明已參照一特定實施例說明過了，但是應了解的是在所述本發明觀念之精神與範疇內可進行多種變化。因此，意圖是本發明不受限於所揭露之實施例，而是它具有由以下申請專利範圍之語言所允許之全部範疇。

18‧‧‧剎車總成

20‧‧‧殼體

21‧‧‧連桿組

22‧‧‧拉桿

25‧‧‧夾裝置

34‧‧‧第一銷或樞軸

84‧‧‧可手動移動構件；可移動構件；轉盤

Claims (25)

1. 一種剎車總成，用於一把手轉向車輛之一液壓剎車系統，該剎車總成包含：一殼體，可安裝在該車輛之一把手上且其中形成有一流體腔室；一活塞總成，被收納且被軸向地引導在該流體腔室內；一拉桿，樞接在該殼體上；一凸輪連桿，在該拉桿上；一隨動連桿，樞接在該殼體上，其中在一剎車致動拉桿衝程期間，該拉桿之移動使該凸輪連桿及該隨動連桿彼此相對移動，其中在該剎車致動拉桿衝程期間，該等凸輪連桿及隨動連桿交互作用以產生該活塞總成之行程相對於該拉桿之行程的一可變比率；及一推桿，設置在該隨動連桿與該活塞總成之間。
2. 如請求項1之剎車總成，其中該拉桿及凸輪連桿都在一共用樞軸上樞轉。
3. 如請求項2之剎車總成，其中該隨動連桿具有可樞轉地設置成環繞一殼體樞軸之一第一端，且該推桿與該隨動連桿在一第二端上螺接。
4. 如請求項1之剎車總成，其中該凸輪連桿包括一凸輪表面。
5. 如請求項4之剎車總成，其中該隨動連桿包括一滾子， 且該滾子定位成接觸該凸輪表面。
6. 如請求項5之剎車總成，其中該拉桿及凸輪連桿都在一共用樞軸上樞轉。
7. 如請求項6之剎車總成，其中該隨動連桿具有可樞轉地設置成環繞一殼體樞軸之一第一端，且該推桿與該隨動連桿在一第二端上螺接。
8. 如請求項7之剎車總成，其中該滾子係定位在該隨動連桿之該等第一與第二端之間。
9. 如請求項1之剎車總成，其中該活塞總成包括一活塞，且該活塞設置在該殼體之一內孔中。
10. 如請求項9之剎車總成，其中該流體腔室藉該內孔之壁及該活塞來界定。
11. 如請求項9之剎車總成，其中該活塞總成包括一蓋構件，且該蓋構件係定位在該推桿與該活塞之間。
12. 如請求項11之剎車總成，其中該蓋構件包括一內部，且該推桿嵌入該內部，而該推桿可旋轉地固定在該蓋構件上。
13. 如請求項11之剎車總成，其中該蓋構件在其一端部抵靠該活塞，且該蓋構件之端部包括一凸緣。
14. 如請求項1之剎車總成，更包含：一活塞調整機構，設置在該殼體中，該活塞調整機構包括一可手動移動構件，而該可手動移動構件係定位成環繞且嵌入該活塞總成，其中該可移動構件軸向地移動以調整該活塞總成在該內孔中之一停止位置 且不影響該活塞之移動的該可變比率。
15. 如請求項14之剎車總成，其中該可手動移動構件可手動地旋轉且當旋轉時軸向地移動。
16. 如請求項14之剎車總成，其中該活塞總成包括一蓋構件，該蓋構件在其一端部抵靠一活塞，且該蓋構件之端部包括一凸緣。
17. 如請求項16之剎車總成，其中該活塞調整機構之該可移動構件接觸該蓋構件之該凸緣，且其中該可移動構件在該殼體中之位置的調整造成該活塞總成之停止位置的調整。
18. 如請求項17之剎車總成，其中該可移動構件與該殼體螺接。
19. 如請求項18之剎車總成，其中該推桿與該隨動連桿螺接。
20. 如請求項19之剎車總成，其中該推桿嵌入該活塞總成，且其中該可移動構件相對該殼體之一螺距配合在該隨動連桿中之該推桿之一螺距，使得當藉該活塞調整機構之旋轉及軸向移動而調整該活塞總成位置時，該推桿朝向相同方向移動一相等量以與該活塞總成保持接觸。
21. 如請求項14之剎車總成，其中該活塞調整機構包括一卡掣機構，該卡掣機構係設置在該殼體中且作用在該活塞調整機構之該可移動構件上。
22. 如請求項21之剎車總成，其中該卡掣機構係一球掣子。
23. 如請求項22之剎車總成，其中該活塞調整機構包括係嵌入該可旋轉構件之一可手動操作轉盤，且該球掣子作用在該活塞調整機構之該轉盤之一非圓形外部上。
24. 如請求項1之剎車總成，其中該凸輪連桿與該拉桿形成為一單一構件。
25. 如請求項1之剎車總成，其中該凸輪連桿與該拉桿樞接。